JP2007336383A - 電力線通信用平衡伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力線通信を行う屋内外の電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置において、電力線に流れる通信用信号の伝送の安定化機能を具備させるとともに、電力線の構造の差異に対応する配線作業を効率的かつ集中的に行いうる装置として実現すること。
【解決手段】電力線通信を行う電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置であって、３線構造の電力線Ａ，Ｂ，Ｃを平行かつ同方向に巻回してなる３線平行巻き構造のコモンモードチョークコイル２４を電力線用ブレーカ２２に内蔵させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電力線通信を行う屋内外の電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置に関するものである。

例えば、下記特許文献１などに代表される従来の平衡伝送装置では、コモンモードノイズの低減を目的として、コモンモードチョークコイルを電力線通信線路に挿入することが行われる。なお、この種のコモンモードチョークコイルでは、コモンモードに対するインピーダンスを高くすることで、コモンモードノイズを低減する手法が用いられる。

ところで、一口にコモンモードチョークコイルといっても、リング状の磁性材料の周囲に２本の電力線を平行かつ同一方向に巻回する「平行巻き」と呼ばれる巻き方や、リング状の磁性材料の周囲に２本の電力線を単独で異なる方向に巻回する「キャンセル巻き」と呼ばれる巻き方などがある。しかしながら、コモンモードチョークコイルを回路記号で表す場合、これらの何れの巻き方においても、例えば特許文献１の第１３図に示されるような表記となり、これらを区別することは行われていない。

しかしながら、これらの２つの巻き方の差異による現実の電気的特性は大きく異なる。例えば「キャンセル巻き」で巻回されたコモンモードチョークコイルは、「平行巻き」で巻回されたコモンモードチョークコイルに比べて、２本の電力線間におけるノーマルモードインピーダンスの増加を招くことが知られている。なお、この違いを示す原理は、例えば下記非特許文献１に記載されている。

特開２００３−２１８７５４号公報（第１３図） 「ＥＭＣ概論」 原著 Ｃｌａｙｔｏｎ Ｒ．Ｐａｕｌ，監修 佐藤利三郎，ミマツデータシステム（第３２２頁〜第３２４頁）

上述のように、従来技術にかかるコモンモードチョークコイルの代表例である「キャンセル巻き」を使用する場合は、電力線を構成する一方の電力線と他方の電力線との間の結合係数が低下し、各電力線間のノーマルモードインピーダンスの増加を招き、本来の信号伝送の劣化を招くといった問題点があった。

さらに、「キャンセル巻き」の場合には、一方および他方の電力線間の構造的対称性が崩れやすいため、各電力線からの漏れ磁束が異なり、一方の電力線におけるノーマルモードインピーダンスの増加率と他方の電力線におけるノーマルモードインピーダンスの増加率とが異なりやすい。このため、各電力線間の平衡度が劣化してコモンモードノイズが増加し、電力線からの不要輻射が増大するといった問題点があった。

また、一般的な電力線は、配電経路や配電構造の違いにより、２線の電力線構造や、接地線を含めた３線の電力線構造となり、配電経路によっては複雑な組合せとなる場合もある。このため、２線構造や３線構造の各経路に対応したコモンモードチョークコイルを使い分ける必要があり、設置場所の増加に応じて実装コストの増加も懸念される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力線通信を行う電力線の構造の差異に対応する配線作業を効率的かつ集中的に行うことができる電力線通信用平衡伝送装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電力線通信用平衡伝送装置は、電力線通信を行う電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置であって、３線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる３線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵したことを特徴とする。

本発明にかかる電力線通信用平衡伝送装置によれば、３線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる３線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵するようにしているので、電力線通信を行う電力線の構造の差異に対応する設置作業を効率的かつ集中的に行うことができ、配線作業に関する作業時間の短縮化と配線作業に関するコスト削減とを実現することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電力線通信用平衡伝送装置の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力線通信用平衡伝送装置に用いられるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。同図に示すコモンモードチョークコイルは、リング状の磁性材料１０を具備し、この磁性材料１０に、一対の電力線である電力線Ａ，Ｂを平行かつ同方向に巻回するような、いわゆる「平行巻き」と呼ばれる手法で巻回された構造を有している。なお、「平行巻き」を採用することにより、電力線Ａ，Ｂ間の結合係数が上昇し、ノーマルモードインピーダンスを低減させることができるとともに、電力線Ａ，Ｂ間の平衡度をも向上させることができる。

一方、図２は、従来技術にかかるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。同図に示すコモンモードチョークコイルは、リング状の磁性材料１０の周囲に、２本の各電力線を単独で巻回するような、いわゆる「キャンセル巻き」と呼ばれる手法で巻回されている。「キャンセル巻き」の場合には、電力線Ａと電力線Ｂとの間の結合係数が低下し、電力線Ａ、Ｂ間のノーマルモードインピーダンスの増加を招来する。また、「キャンセル巻き」は、電力線Ａ，Ｂ間の構造的対称性が崩れやすいため、電力線Ａによる漏れ磁束と電力線Ｂによる漏れ磁束に差が生じて、電力線Ａにおけるノーマルモードインピーダンスの増加率と、電力線Ｂにおけるノーマルモードインピーダンスの増加率とが異なりやすい。このため、電力線Ａ，Ｂ間の平衡度が劣化してコモンモードノイズが増加し、電力線通信線路からの不要輻射が増大することになる。

そこで、本発明では、コモンモードチョークコイルとしての機能は無論のこと、ノーマルモードインピーダンスにかかる平衡度に優れる「平行巻き」を採用することとしている。

図３は、図１に示した２線平行巻きコモンモードチョークコイルをブレーカに内蔵した実施態様を示す図である。同図に示す実施態様では、電力線通信機器１８ａ，１８ｂが収容される通信エリア１７と、図示を省略した電力線通信機器以外の機器（例えば家電機器）などが収容される非通信エリア１６とが、２線平行巻きコモンモードチョークコイル１４ａ，１４ｂをそれぞれ内蔵したブレーカ１２ａ，１２ｂおよび２線平行巻きコモンモードチョークコイル１４を内蔵したブレーカ１２を介し、２本の電力線Ａ，Ｂで接続されている。なお、ブレーカ１２は、非通信エリア１６と通信エリア１７との間に配置され、ブレーカ１４ａ，１４ｂは、各電力線通信機器１８ａ，１８ｂと接続するために通信エリア１７内に配置される。

ここで、２本の電力線にて電力供給される電力線通信機器１８ａ，１８ｂが、通信エリア１７で電力線通信を行った場合を考える。この場合、電力線通信機器１８ａ，１８ｂの動作特性によって、不要なコモンモードノイズを発生する可能性がある。このとき、ブレーカ１２には、コモンモードインピーダンスが増加し、電力線Ａ，Ｂ間の平衡度を向上させる２線平行巻きコモンモードチョークコイル１４を内蔵させているので、通信エリア１７から非通信エリア１６に向かうコモンモードノイズの伝搬を遮断して輻射ノイズを抑制することができる。

また、ブレーカ１２ａ，１２ｂにおいても、コモンモードインピーダンスが増加し、電力線Ａ，Ｂ間の平衡度を向上させる２線平行巻きコモンモードチョークコイル１４ａ，１４ｂをそれぞれ内蔵させているので、電力線通信における信号伝送特性を向上させることができる。

また、２線平行巻きコモンモードチョークコイル１４をブレーカ１２に内蔵する構成を採用することにより、コモンモードノイズの抑止処理を集中的に実施することができるので、配線工事に関する作業時間を短縮化することができ、結果として配線工事に関するコストを低減させることができる。

なお、図３に示す各ブレーカの構成では、通信エリア側に遮断機を配置し、非通信エリア側にコモンモードチョークコイルを配置するように構成しているが、これらの位置関係は、どちらでも構わない。すなわち、通信エリア側にコモンモードチョークコイルを配置し、非通信エリア側に遮断機を配置するようにしてもよい。また、これらの各ブレーカにおいて、一のブレーカと他のブレーカにおけるコモンモードチョークコイルと遮断機の位置関係が統一されている必要はなく、コモンモードチョークコイルと遮断機の位置関係を各ブレーカごとに自由に変更することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる電力線通信用平衡伝送装置は、２線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる２線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵するようにしているので、電力線通信を行う電力線の構造の差異に対応する設置作業を効率的かつ集中的に行うことができ、配線作業に関する作業時間の短縮化と配線作業に関するコスト削減とを実現することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる電力線通信用平衡伝送装置に用いられるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。図１に示したコモンモードチョークコイルは、２本の電力線を磁性材料の周囲に「平行巻き」にて巻回したものであったが、この実施の形態のコモンモードチョークコイルは、電力線Ａ，Ｂ，Ｃからなる３本の電力線を磁性材料１０の周囲に「平行巻き」にて巻回した３線平行巻きコモンモードチョークコイルであり、その作用は実施の形態１の２線平行巻きコモンモードチョークコイルと同様であり、その説明を省略する。

また、図５は、図４に示した３線平行巻きコモンモードチョークコイルが内蔵されるブレーカを非通信エリアと通信エリアとの間に配置した実施態様を示す図である。同図において、電力線通信機器以外の機器（例えば家電機器）などが含まれる非通信エリア２６と電力線通信機器２８ａ，２８ｂなどが含まれる通信エリア２７とが、３線平行巻きコモンモードチョークコイル２４を内蔵したブレーカ２２を介し、３本の電力線Ａ，Ｂ，Ｃで接続されている。

この実施の態様においても、実施の形態１と同様な作用が得られる。すなわち、電力線通信機器２８ａ，２８ｂが、通信エリア２７で電力線通信を行って不要なコモンモードノイズを発生させた場合であっても、ブレーカ２２に内蔵される３線平行巻きコモンモードチョークコイル２４が、通信エリア２７から非通信エリア２６に向かうコモンモードノイズの伝搬を遮断して輻射ノイズを抑制することができる。

また、３線平行巻きコモンモードチョークコイル２４をブレーカ２２に内蔵する構成を採用することにより、コモンモードノイズの抑止処理を集中的に実施することができ、配線工事に関する作業時間を短縮化し、配線工事に関するコストを低減させることができる。

なお、２線平行巻きコモンモードチョークコイルのときと同様に、ブレーカ内に配置する遮断機とコモンモードチョークコイルとの位置関係はいずれであってもよく、複数のブレーカや、複数の非通信エリアおよび通信エリアのそれぞれの配置関係に応じて、それらの位置関係を自由に変更することが可能である。

以上説明したように、この実施の形態にかかる電力線通信用平衡伝送装置は、３線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる３線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵するようにしているので、電力線通信を行う電力線の構造の差異に対応する設置作業を効率的かつ集中的に行うことができ、配線作業に関する作業時間の短縮化と配線作業に関するコスト削減とを実現することができる。

なお、ブレーカに引き込まれる電力線の配線数が３線を超える本数で構成される場合においても、それらの電力線を平行かつ同方向に巻回した多線平行巻きのコモンモードチョークコイルを形成することにより、実施の形態１，２の場合と同様な電力線通信用平衡伝送装置を実現することができる。

実施の形態３．
図６は、３本の電力線が敷設されたエリアと２本の電力線が敷設されたエリアとの間に実施の形態１，２で示したブレーカを介して接続する実施態様を示す図である。同図に示すように、電力線Ａ、電力線Ｂ（接地線）および電力線Ｃに接続されるブレーカ２２（実施の形態２で示したブレーカ）と、相異なる電力線Ａ、電力線Ｂ（接地線）にそれぞれ接続されるブレーカ１２ａ，１２ｂ（実施の形態１で示したブレーカ）を用いることにより、自エリアで発生するコモンモードノイズを他のエリアに伝搬させることを抑止する機能を具備させた上で、配電線の本数が異なる複数のエリア間を簡易に接続することができる。

なお、今日の一般家庭における電力線の配線構造は、２００Ｖ用の家電機器の出現により、３線の電力線と２線の電力線とが複雑に入り組んだ配線構造となることが多い。一方、図６にその一例を示したように、実施の形態１に示した２線平行巻きコモンモードチョークコイルを内蔵したブレーカと、実施の形態２に示した３線平行巻きコモンモードチョークコイルを内蔵したブレーカとを使い分けすることにより、２線構造や３線構造の各配電経路に対応する設置作業を効率的かつ集中的に行うことができ、作業時間の短縮や実装コストの削減も可能となる。

以上のように、本発明は、電力供給の遮断機能と電力線に流れる通信用信号の伝送安定化機能とを兼ね備えた電力線通信用平衡伝送装置として有用である。

本発明の実施の形態１にかかる電力線通信用平衡伝送装置に用いられるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。 従来技術にかかるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。 図１に示した２線平行巻きコモンモードチョークコイルをブレーカに内蔵した実施態様を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる電力線通信用平衡伝送装置に用いられるコモンモードチョークコイルの構造を示す図である。 図４に示した３線平行巻きコモンモードチョークコイルを内蔵するブレーカを非通信エリアと通信エリアとの間に配置した実施態様を示す図である。 ３本の電力線が敷設されたエリアと２本の電力線が敷設されたエリアとの間に実施の形態１，２で示したブレーカを介して接続する実施態様を示す図である。

符号の説明

１０ 磁性材料
１２，１２ａ，１２ｂ，２２ ブレーカ
１４，１４ａ，１４ｂ，２４ コモンモードチョークコイル
１６，２６ 非通信エリア
１７，２７ 通信エリア
１８，２８ａ，２８ｂ 電力線通信機器
Ａ，Ｂ，Ｃ 電力線

Claims (2)

1. 電力線通信を行う電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置であって、
   ３線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる３線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵したことを特徴とする電力線通信用平衡伝送装置。
2. 電力線通信を行う電力線の要所に配置される電力線通信用平衡伝送装置であって、
   ２線構造の電力線を平行かつ同方向に巻回してなる２線平行巻き構造のコモンモードチョークコイルを電力線用ブレーカに内蔵したことを特徴とする電力線通信用平衡伝送装置。

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